西门子6ES7322-5HF00-0AB0详细说明

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产品规格：模块式

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行 业：电气 工控电器 DCS/PLC系统 

发布时间：2023-09-12

西门子6ES7322-5HF00-0AB0详细说明

一、控制方式及其特点

    根据各种场合不同，控制方式可分为：闭环控制和开环控制两种方式。

1、 闭环控制方式  

    用张力检测装置直接检测材料张力，以反馈形式经过PI运算来达到恒定的闭环式全自动控制方式称为闭环速度控制。

    尽管可以获得与目标值相应的正确张力，但是相对于短时间的干扰容易引起扰动现象，所以需要进行比例积分控制。伟创变频器对于这种扰动处理表现非常优越。

    特点：适合应用在容易安装张力反馈装置系统（张力杆、气缸摆臂、浮动辊）、线速度高的场合。如微拉机、细拉机等。

    在我们使用客户的长期合作中，我们了解到，在闭环张力控制中摆臂系统由于长期处于运动状态，外部环境又非常恶劣，所以张力臂气缸是最大的易损件，而且不管是使用位移传感器还是电位器都存在信号衰减和现场干扰等问题。

2、 开环控制方式（无张力反馈）

    开环是指不需要张力反馈信号，变频器直接控制电机的输出转矩，输出频率跟随材料的线速度自动变化。如果加装脉冲编码器，可以更精确控制电机的输出转矩。

    在收卷（放卷）时，根据预先设定空径D1（满径D）、线速度（V）、材料厚度（T）在单位时间（S）内进行厚度累积运算来自动卷径检测，以控制收卷扭矩和放卷制动扭矩来达到恒张力控制。在PLC内部建立收（放）卷数学模型，实时精准控制收（放）卷电机输出转矩，达到恒张力收卷。
    其收卷数学模型为：
    D=√D12+4TVtF0/∏＊KB＊K
    其中：T ——材料厚度
    KB——加减速惯量补偿
    F0——初始空卷张力设定
    K ——锥度系数
    D1——最小直径
    D4 ——最大直径
    V ——线速度
    D——当前卷径 

    与闭环控制方式相比而言，它对剧烈干扰影响不会产生过敏反应，可实现稳定的张力控制。

    特点：适合应用在无法安装张力反馈装置的场合。通过人机界面可以很直观的设定相关参数。

    下面我们对开环转矩控制方式做阐述。

二、系统配置

    目的：无须在变频器做任何操作。（除了几个基本参数需要设置外）即可方便的在线直观的进行监控、卷径设定、卷径复位等操作。

系统配置如下：

1、 PLC 主机FX1N-8MR  通讯模块FX1N-485BD 

    PLC与主驱动变频器、收（放）卷变频器进行RS485通讯。通讯协议采用MODBUS RTU标准。通过设定的卷径、材料厚度、线速度等参数在PLC软件里进行累积厚度演算出当前卷径。从而根据当前实时卷径计算出收（放）卷频率。发送读、写命令控制变频器运行/停止、输出频率。

2、  触摸屏

     根据工艺要求在画面参数栏里面设置空径、满径、材料厚度等参数。监控当前卷径 、累计米数、输出频率等。控制栏里面实现收（放）卷功能切换、起停、卷径复位、参数清零等等。

3、  AC60-L专用型变频器  

    主机配置15KW变频器。 从机收（放）卷配置11KW变频器。具有良好的低频转矩性能。转差补偿针对恒张力控制转矩控制表现出优越的特性。

随着经济的迅速发展，我国已经成为世界上最大的汽油及石化产品消费国之一。我国的石化工业将在未来一段时间里持续、高速发展，以满足国民经济的发展需要。

    我国已经于2002年加入WTO，随着市场开放程度的加大，我国石化市场的竞争将会加剧。国际市场价格的波动将会给石化企业带来很大的影响。为了保持竞争力，中国石化广州分公司希望通过降低生产成本、提率，将产品保持在较低的价格水平。

    为了提高资产使用效率、减少备件费用，中国石化广州分公司希望能够对他们已经使用了13年的PLC-3热备系统进行升级。 

    虽然PLC-3可编程控制器是极其可靠的控制平台，但是已经停产，它的相关备件很难在市场上买到，其维护成本也较高。向后兼容也是成为一个严重的问题，原有控制系统监控平台使用IBM 386兼容机，并运行于DOS操作系统下，显然已经太落伍了。用户希望采用最先进的人机界面系统代替原有的监控平台。

    为了节省投资、减少停机时间，整个改造项目要求开销最小，系统停产时间最短。也就是说，要求新系统必须无缝地与现有系统融合在一起，不得出现半点差错，同时还要便于操作和维护。

解决方案
    整个改造项目的关键问题在于Allen-Bradley系列PLC的向后兼容问题。一些自动化厂商建议更换整个控制系统，而罗克韦尔自动化从帮助用户节省投资的角度出发，建议只更换PLC处理器，保留现有的I/O模块。相对于更换整个控制系统，罗克韦尔自动化的升级方案仅需要前者1/3的投资。

    改造方案包括用全新的PLC-5/40热备系统代替已经过时的PLC-3热备系统。系统升级过程包括两个步骤：首先，将安装有Allen-Bradley 1784-KT通讯卡的监控计算机连入现有的DH+网络，并运行第三方人机界面软件。

    然后，罗克韦尔自动化的系统集成商将PLC-3的程序转化为PLC-5的程序。PLC-3的编程软件运行于DOS操作系统下，操作界面并不友好。通过使用RSLogix5编程软件可以将原来的程序转化为PLC-5的梯形图逻辑程序。由于RSLogix5编程软件运行于bbbbbbs 2000/XP操作系统下，操作界面友好，使用方便，并且很多功能得到了增强。

     新旧两种PLC处于并行运行状态，确保新系统能够接收到与旧系统相同的输入信号。通过连接到两台PLC的人机界面系统来监视它们在相同输入信号下的响应是否一致。在正式用PLC-5代替PLC-3之前，花费了一个月的时间对所有逻辑功能进行了全面的测试，确保新系统的程序万无一失。

    由于进行了充分的前期准备，最后只花费了不到半个小时就完成了新旧系统的切换工作。新的PLC-5只有PLC-3体积的1/3，它直接连入原有的DH+网络，无需进行任何改造。

    PLC-5可编程控制器担当起了控制整个生产车间的重任，接收来自现场设备的信号，包括各种仪表、电机、液位传感器、阀门等。第三方人机界面软件用于对各种输入信号状态进行监视，并按照事先编制好的程序做出反应。

成效
     整个改造项目没有超出预算，在一个多月的改造过程中几乎没有对正常生产造成影响。从新系统投产到现在，还没有出现任何故障。

    基于bbbbbbs操作系统的监控平台不仅使用灵活、界面友好，而且它为中国石化广州分公司节省大量的设备投资。相对于使用全新的控制系统，用PLC-5代替PLC-3的方案为用户节省了近75000美元的费用。PLC-5系统更加稳定、可靠，仅需要少数不太昂贵的备件。仅此一项，就为用户节省了近10%的备件费用。

1、 引言 
FA 506型环锭细纱机是目前国内纺织机械厂大量生产的一种细纱机，通常采用PLC控制，自动化程度高，操作简单，成纱质量好，便于管理。该型机适于纯棉或化纤的纯纺和混纺细纱工序，能够纺织织造、针织等所用的细纱。 
某纺织机械厂生产的的FA506型细纱机原来采用某国外著名品牌的PLC进行控制，成本高，并且返修率也较高。在详细了解了KDN-K3系列PLC的情况之后，该厂决定将PLC换型，在产品中全部采用KDN-K3系列PLC，并于12月初在北京凯迪恩公司技术人员的指导下成功地完成了调试。 
2、 系统简介 
每套PLC的控制点数为DI 20点、DO 11点，并配置一个文本显示屏作为人机界面，所有需要的生产参数均可以通过文本屏进行设置并能够在PLC中掉电保持。PLC与文本显示屏之间采用Modbus RTU协议进行通讯。 
PLC控制系统配置如下： 
型 号 数 量 描述 
KDN-K306-24AR 1 CPU206，AC85-265V供电，14*DI，10*继电器输出 
KDN-K323-08DTX 1 DIO*8，每点均可作为DI或者DO点 
TD220 1 4行文本显示屏 
PLC控制系统的基本作用如下： 
2.1 联锁控制、保护 
按照细纱机的工艺要求实现自动控制，包括低速运行、高速运行、吹吸风、落纱等过程。落纱分为自动落纱和中途落纱两种方式。中途落纱是为了方便操作工中途休息、吃饭等而设置的，是一项 “暂停工作”的功能；自动落纱分为定长落纱和定时落纱，定长落纱就是当纺纱长度达到预设值的时候自动进行落纱，定时落纱就是当纺纱的时间达到预设值的时候自动进行落纱。自动落纱的方式以及落纱时间或者长度均可以在文本显示器上进行设置并能够在PLC中掉电保持。 
 另外，根据实际情况在程序中增加了各个过程、设备之间的联锁保护功能，使生产过程更加安全。 
2.2 工艺参数计算 
在生产过程中对各种工艺参数自动进行计算，包括锭子转速、牵伸倍数、细纱号数、细纱捻度、千锭小时产量等。计算得到的参数都实时送往文本屏进行显示，以便于对生产情况进行监控。 
2.3 生产管理 
为了适应厂家采用轮班生产的方式，在PLC内预设了甲、乙、丙、丁四个班组。操作工在生产之前首先通过文本屏登录并选定自己的班组。各个班组的累计产量以及所有班组的累计总产量均由PLC自动进行实时计算并送往文本屏显示。 
所有的产量数值均在PLC中实现了掉电保持。 
3、 总结 
KDN-K3系列PLC此次在纺织机械中的大批量应用既源于用户对其性能指标、可靠性等的认可，更重要的是它能够为用户带来的利润。 
此次配置的K306-24AR型CPU采用交流供电，电压范围宽达AC85V—AC265V，能够适应于供电电压波动严重的地区；CPU本身提供了DC24V电源输出，文本显示屏、扩展模块以及所有的DI信号均用此电源供电，用户无需再配置DC24V的电源；此次使用的K323-08DTX模块是凯迪恩公司推出的一种有特色的DIO模块，模块上每一个点均可以作为DI或者DO点，这样此次用户在选型配置时就节约了一个DO扩展模块。